随机变量和区间变量共存条件下的复合材料可靠性设计

当得不到足够数据的统计信息时,将结构的不确定参数描述为区间变量,结合区间变量的性质,对结构的可靠度进行分析是可靠性分析中的一个新的研究重点.在复合材料的可靠性设计中,考虑5个强度参数为随机变量,纤维方向角和弹性模量为区间变量,将区间变量的取值范围内,区间变量的最差组合下的可靠度定义为结构的可靠度,则混合可靠度的分析可以看成一个双重优化问题.两个算例说明混合可靠度设计在信息不全的情况下,给出了较保守的结果,保证结构的安全可靠.     

基于计算机实验设计方法的金属壳体吊耳部位结构优化设计

对某φ1m带吊耳结构的金属壳体建立了三维参数化模型。以计算机实验设计方法为基础,构建代理模型及目标驱动优化设计,选取影响吊耳部位结构受力形态的5个几何参数作为设计变量。同时,以带吊耳结构金属壳体总质量及Mises应力为目标函数对吊耳部位结构进行了优化设计。计算结果表明,优化后的吊耳部位结构形式协调,吊耳周边区域应力分布合理,总重比初始状态减小2%;相比其余几何尺寸,加厚区外径及开孔直径对优化结果影响更为重要。     

高超声速飞行器参数化几何建模方法与外形优化

飞行器几何建模是进行外形优化设计的基础,针对尺寸和形状驱动的飞行器外形参数化几何建模要求,采用类型函数/形状函数变换技术,建立面向族的参数曲面,通过调整少量尺寸参数或类型函数/形状函数控制参数,可以衍生出多种设计构型,且相互转换十分便捷。相比现有CAD和二次曲线建模方法,在模型简化和设计变量数量有效控制方面具有优势。升力体和乘波体两种典型布局飞行器的外形建模与应用表明方法简单、有效、适应性强,可以满足飞行器概念设计阶段外形优化的要求。     

改善横向波纹隔热屏综合冷却效率的发散冷却结构优化

为改善横向波纹隔热屏综合冷却效果，采用三维数值模拟和基于支持向量机的代理优化模型，在给定的单位面积冷却空气流量下对发散冷却结构参数进行了优化研究。设计变量选取为气膜孔直径、气膜孔排布的展向间距和流向间距，以面积平均综合冷却效率作为目标函数，通过遗传算法搜索获得了设计变量区间内的优化设计点。在隔热屏单位表面积冷却空气流量G_f = 2.647 kg/（m²?s）的工况下，优化后的d、P和S分别为0.8、4和5 mm。研究结果表明，优化的隔热屏冷却结构应具有较小的气膜孔直径d和展向间距P，以及适中的流向间距S。相对于参考结构，优化后的发散冷却结构能够改善沿流向的气膜覆盖，缩减发散冷却起始段局部高温段，起到增强隔热屏发散冷却综合冷却效率的作用。     

客机机翼气动/结构多学科优化方法

针对客机机翼特点,建立机翼外形和结构参数化模型;应用CATIA二次开发技术和PCL编程,实现气动分析模型和结构有限元模型的自动生成;分析了气动和结构之间的耦合关系,研究一种气动载荷自动加载到结构模型的方法;应用基于代理模型的二级优化方法求解机翼气动/结构设计多学科优化问题;在iSIGHT软件环境下实现机翼气动/结构多学科优化计算流程。算例结果表明,本文提出的机翼气动/结构多目标优化方法能获得关于升阻比和结构重量的最优解集,有助于设计人员确定合理的机翼总体参数。     

低速风洞阵风发生器实验研究与分析

阵风发生器是阵风响应风洞试验的关键设备。针对叶片式阵风发生器的运行特点,通过简化的定常涡升理论,推导出阵风发生器下游流场Y向风速的计算公式。以0.55 m×0.4 m低速风洞（声学引导风洞）为实验平台,系统地研究了阵风发生器的设计参数（叶片弦长、数目、间距）和运行参数（叶片摆幅和摆动频率、来流速度）对阵风流场风速极值的影响。研究表明:推导的简化公式能够解释阵风发生器各设计和运行参数变化后,其下游流场Y向风速的变化机制,可在阵风发生器设计时对其产生的阵风流场进行简单预估;从增大阵风发生器下游流场Y向速度极值的角度出发,增加叶片数目比增大叶片弦长更能增大Y向速度;在叶片失速前,增大叶片摆幅比增大叶片摆动频率更能增大Y向速度;采用多组叶片的阵风发生器,叶片间距不能太小,否则会导致等效升力系数下降,当叶片间距为1.2倍弦长时,能够获得最大的Y向速度极值。本文研究工作可为其他风洞的阵风发生器设计提供参考。     

基于多学科涡轮叶片气动设计优化

涡轮叶片设计涉及到的学科有气动、强度、振动、结构、工艺、材料及传热等。由于其设计过程的复杂性,本文主要在气动、强度和传热3个学科的基础上,针对某型号涡轮级叶片的气动设计进行仿真优化分析的基础研究。其中涉及到涡轮叶片气动设计过程中的参数化建模、设计优化仿真集成以及设计优化模型的建立等,同时分析了设计中存在多变量优化策略的实施,初步实现了涡轮叶片在气动设计过程中耦合流场、应力场和温度场的优化仿真计算,最后对优化前后的结果进行对比分析。     

亚、跨、超声速下空腔流场特性实验研究

在FL-21跨、超声速风洞中对空腔流场特性进行了较为深入的实验研究.空腔的长深比L/D为7、8、9、12、15,试验马赫数M范围为0.6、0.9、1.2、1.5、1.8,试验雷诺数Re为1.23~2.26×107.研究表明:空腔流场特性主要由空腔长深比L/D和来流马赫数所决定,这两个参数的变化均能引起空腔的流场类型发生变化.另外,边界层厚度涠钥涨坏撞康难沽Ψ植家灿凶畔灾挠跋?随着边界层厚度与空腔深度之比?D的减小,空腔的流场类型有向闭式穴流动转变的趋势.     

基于正交试验的弹载电子设备机箱抗振性研究

为了提高弹载电子设备的工作性能和可靠性,本文通过正交试验设计与有限元仿真分析相结合的方法,分别从模态分析和随机振动响应分析两个方面探究弹载设备机箱结构设计参数对结构抗振性能的影响,为弹载电子设备抗振性设计提供了基础。结果表明:1)在六个设计参数中,材料弹性模量和印制板连接钉个数是结构固有频率的显著影响因子;长宽比、材料弹性模量和印制板连接钉个数是随机振动加速度响应的显著影响因子;2)对于结构固有频率而言,印制板连接钉个数影响最大,在分析水平范围内,结构固有频率随连接钉个数变化呈递增趋势;对于加速度响应而言,长宽比影响最大;在分析水平范围内,加速度响应随长宽比变化呈递减趋势。     

基于 iSIGHT 的风洞应变天平优化设计方法研究

天平设计的关键在于天平结构的优化,在满足设计要求的前提下,尽量提高天平刚度,避免应力集中,减小各测量分量之间的相互干扰,以提高设计质量。天平优化设计是一个多目标问题,无论利用解析方法还是有限元仿真方法,设计分析过程通常需要丰富的经验,即使耗费大量时间也很难获得全局最优解。以6分量杆式应变天平为研究对象,提出了分级和分步优化策略,介绍了基于 iSIGHT 平台的实现方法。通过试验设计(DOE)筛选出对优化目标影响较大的设计变量,然后建立天平优化设计近似参数化模型。在 iSIGHT 中通过集成 UG、AN-SYS 和 EXCEL 等软件建立自动优化流程。以参数化三维结构有限元仿真分析方法为基础,利用 iSIGHT 提供的优化算法,实现优化设计自动化,大大节省了设计成本,提高了天平设计质量和效率。     

复合材料构件成型模具设计方法

树脂基纤维增强复合材料构件成型模具根据其材料可分为金属模和复合材料模,金属模利用数控加工方式制造.复合材料模利用过渡模铺帖成型,因其特殊的结构和工艺性,其设计过程和方法有别于普通的机械零件成型模具.本文分析了复合材料构件模具结构及现有设计存在的问题,采用数字化设计的方法和流程,解决了成型曲面的可加工性检测、成型曲面的整体偏置以及模具支架的参数化设计等关键技术,开发了相应的设计系统.     

变截面曲杆的优化设计

本文以26时自行车前叉腿上单位长度的容积函数为目标函数,按几何约束和强度等约束条件确定可行区域,并绘出容积函数的等值线,应用图解法直接寻找最优设计点。从而达到曲杆结构最轻的目的。优化后的结构重量比原结构重量减轻16.3～19.6％。故能改善产品的性能和提高产品的经济效益。     

结构、机械系统的动态性能设计

本文详细讨论了对结构、机械系统进行动态性能设计的基本过程及其相应的基础知识,指出了动态性能设计存在的问题,发展方向及目前应该做的工作。     

空天飞机的气动设计

本文首先简要地评述了国外空天飞机概念研究的进展情况,着重讨论了单级入轨和两级入轨问题。然后,介绍了美国国家空天飞机计划研究过的四种外形,分析了相应的任务使命(例如加速、巡航和机动巡航)和各自的优缺点。最后讨论了空天飞机的机体和发动机的一体化设计问题,包括前体和进气道的一体化设计,后体与喷管的一体化设计和一体化设计的重要性及它对整个飞行器性能(例如推阻比和配平)的影响。     

计算机辅助电路设计中的参数和容差确定

传统方法中,产品设计或过程规划的参数设计一般先于容差设计。随着计算机辅助设计(CAD)软件的发展,工程技术人员不需提供电路分析的转换函数就能够确定其参数和容差值。为降低产品成本和提高产品质量,本文提出电路设计中参数和容差值同时确定方法。运用CAD软件,使用响应平面法(RSM),使包括质量损失、容差花费和失败费用等在内的总成本最小,并得到统计意义上的最优参数和容差值。本文方法说明,在复杂电路的早期设计阶段,为提高产品质量并降低成本的参数和容差是能够同时得到的。     

随机有限元法及其工程应用

随机有限元法是近年来发展起来的一种工程数值计算方法，由于它建立在有限元的基础上，并采用随机参数来描述工程实际问题，因而具有更广阔的发展前景和重要的应用价值。随机有限元法的主要内容包括随机原理、随机有限元控制垢建立及其求解。目前，它已被广泛应用于计算结构的可靠度、动力问题、复合材料力学及非线性问题等方面。随着研究工作的竽计算结构的可靠度、动力问题、复合材料力学及非线性问题等方面。随着研究工作的不断深     

CAD技术在包装装潢设计领域的应用

从计算机图形学的角度出发,利用真实感图形的理论,在包装装潢图案自动化设计、立体效果自动显示方面做了一些探讨,研制出相应的包装装潢设计CAD系统软件.该系统主要是在微机上完成包装装潢设计,包括容器造型设计、装潢方案设计和装潢效果显示等,为包装设计人员提供在微机上进行包装设计的手段,以实现包装装潢设计的自动化.     

基于响应面的结构抗疲劳优化设计方法

借助于试验设计和响应面近似模型技术,提出了一个结构细节抗疲劳优化设计的策略。其基本思想是在结构抗疲劳设计方法的指导下选取结构的设计变量,用试验设计方法在设计变量空间里选取样本点,对各样本点所对应的结构建立有限元模型并进行结构分析和疲劳寿命估算,得到各样本点的响应(结构质量和疲劳寿命),用这些样本点和响应建立疲劳寿命和质量的响应面近似模型,并对近似模型进行优化获得最优解。算例表明本文提出的结构抗疲劳优化的策略是十分有效的。     

基于多Agent的机身外形优化模型

提出了一个基于多Agent系统的机身外形优化模型,并将其用于飞机概念设计阶段的多学科优化中。该模型继承了多Agent系统的自主、协作等优点,并且结合了机身段和机身剖面的建模方法。提出并定义了不同类型的Agent及其功能,对各类Agent选用了不同的协调方式及协调规则。作为对模型的验证,针对一个战斗机方案多学科优化设计的算例,给出了机身外形中各Agent的协调过程。优化结果表明这一模型在优化过程中能有效地减少机身的优化变量,缩短计算时间。同时,由于各Agent之间的自主协调避免了复杂机身外形在优化中产生扭曲,从而增加了可行解的数量。     

一种新型的A／D转换器

本文介绍了一种设计Ａ／Ｄ转换器的新技术一分段Ａ／Ｄ转换技术,此技术用低位Ａ／Ｄ转换器,在不降低转换速度的情况下,实现了较高精度的Ａ／Ｄ转换,从面在一定程度上解决了Ａ／Ｄ转换器高精度与高速度之间的矛盾。